67章电工学教案草稿.docx
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67章电工学教案草稿
第次课备课日期2011年9月5日
一、课题：
§4-3发电、输电和配电常识§4-4安全用电常识
二、教学目的和要求：
掌握供电的基本知识；明确供电的特点及要求；以及了解一般安全用电的常识。
三、教学重点和难点：
重点：
电力系统的基本知识；供电的特点及要求；
难点：
一般安全用电的常识。
四、授课方法：
讲述法
五、教具：
无
六、教学过程：
A：
组织教学
B：
讲授新课
§4-3发电、输电和配电常识
一、电力系统的基本知识
电力系统：
一般把发电机、升压和降压变压器各种不同等级的输、配电线路及用户等组成的整体，叫电力系统。
电力系统中，电能从生产到供给用户使用，通常要经过发电、变电、输电及配电等许多环节。
以下就发电、变电、输电加以阐述。
（一）发电厂
发电厂又称发电站，，是生产电能的工厂。
按一次能源的不同，可分为火力发电、水力发电和核能发电。
（二）变电站
变电站是变换电能的场所。
它主要由变压器、母线及开关设备等组成。
根据性质和作用不同，它可以分为升压变电站和降压变电站两大类。
（三）输电
发电厂生产的电能，除满足用户及直接分配给附近电力用户外，大部分需经升压变电站（所）变换成高压电能，进行远距离输送。
在输送电能功率一定的情况下，采用低电压、大电流输电，不但线路热损耗（Q）很大，而且因导线截面大而浪费了金属材料，很不经济。
如果提高输电电压，则输电电流可以减少，不仅线路热损耗（Q）减小，而且输电电压愈高，输电电流就愈小，导线截面将愈小，从而可以节省大量的金属材料。
因此，输电容量（功率）越大，输电距离越远，就要求输电电压升得越高。
（四）配电
高压配电电压为1l0kV，35kV、l0kV和6kV等多种，大多数用户是由10kV或6kV直线供电。
低压配电电压为660V、380V、220V。
选煤厂大多采用380V和220V，目前所建选煤厂动力配电电压也有采用660V的。
二、电力负荷的分级
（1）一级负荷。
对于一级负荷用户供电不能间断，应由两个独立电源供电、其中任一电源发生故障或因检修而停电时，立即由另一电源供电，以确保供电的连续性。
（2）二级负荷。
二级负荷只允许短时停电，要求采用双回路电源供电，且应来自上一级变电所的不同变压器。
当采用双回路电源供电有困难时，允许采用单回路专用架空线路（6kV及以上）供电。
（3）三级负荷。
可以采用单回路供电，但在不增加投资的情况下，也应尽量提高其供电可靠性，如商店、学校等。
三、选煤厂供电的特点及要求
选煤厂机械化程度较高，生产连续性强，生产机械高度集中，便于实现集中控制和自动化生产，因而选煤厂对供电要求较高。
（1）可靠。
矿属选煤厂采用6～10kV电压供电时，一般不少于双回路供电，而且双回路电源应引自矿井地面变电所不同的变压器或母线段；大型独立选煤厂一般采用35kV电压等级，双回路或单回路专用架空线路供电。
（2）安全。
为了避免事故，保证生产的顺利进行，必须采用如防触电、过负荷及过电流保护等一系列技术措施和相应的管理制度，以确保供电的安全。
（3）经济技术合理。
除满足供电的可靠性和安全性要求以外，应力求系统简单、运行灵活、操作方便、建设投资和年运行维护费用低，并能保证供电质量。
§4-4安全用电常识
一、可能触电的几种情况
二、电气接地
接地：
将电力设备、杆塔、或过电压保护装置的某部分与大地的电气连接，称为接地
接地装置由接地导线及接地体组成
接地可分为：
工作接地、保护接地、保护接零、重复接地、防雷接地几种。
（一）、工作接地
⒈概念：
把电网的某一点（一般为中性点）与接地装置连接，这种接地叫工作接地。
⒉作用：
当发生单相碰地故障时，通过保护装置迅速切断故障设备，降低人体的触电电压及对设备的最低绝缘水平
（一）保护接地
⒈概念：
⒉原理
（二）保护接零
⒈ 概念：
将电气设备的金属外壳与电源的零线连接在一起，称为保护接零。
⒉作用：
当电气设备外壳使相线对零线单相短路，短路电流超过正常电流许多倍，使线路上的保护装置迅速动作，切断故障设备电源，从而保护人身安全。
（三）重复接地
⒈概念
⒉作用
①发生碰壳事故时，可降低零线的对地电压。
②当零线断线时，可使故障程度减轻。
第五节电气安全常识
一、电气事故
⒈分类：
电气事故分为人身事故和设备事故
⒉触电：
触电分为电击和电伤
我国规定：
安全电流为30mA，安全电压为36V
二、选煤厂安全规程
D：
巩固新课
⒈雷电防护的基本知识
⒉几种常见的接地方式的介绍
E:
布置作业
P3311.14
F：
课后回顾
第 7次课备课日期2007年2月10日
一、课题：
§2-5移相电容器及其计算
二、教学目的和要求：
掌握移相电容器的补偿原理及移相电容器容量数量的选择
三、教学重点和难点：
重点：
掌握移相电容器的补偿原理
难点：
移相电容器容量数量的选择
四、授课方法：
讲述法
五、教具：
无
六、教学过程：
A：
组织教学
B：
复习提问
1、简述高压熔断器的熔化过程。
2、电流互感器、电压互感器使用时注意事项是什么？
3、试写出高压断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器的图形符号与文字符号。
C：
教授新课
§2-5移相电容器及其计算
一、功率因数
⒈概念：
P--有功功率KW
Q--无功功率kvar
S--视在功率KVA
⒉功率因数低，其危害有
①降低发电机有功功率的输出，使发电设备效率降低。
②线路电压损失增加，用电设备运行条件恶化。
③当功率因数太低时，线路电压损失增大，因感应电动机力矩与U2成正比，故而感应电动机启动力矩和最大力矩都减小。
电力系统《供电规则》规定：
“用户必须提高自然功率因数。
高压供电的用户必须保证功率因数在0.9以上，其他用户应保证在0.85以上。
经过努力达不到以上规定者，应装设必要的补偿设备。
”
⒊补偿方法
①自然补偿法
②在感性负载的两端并联适当的电容器
⒋移相电容器提高功率因数的特点
电能损失小，（约占本身额定容量的0.5%～1.0%）、质量轻、安装方便、运行可靠、增减方便等优点。
目前选煤厂均采用移相电容器提高功率因数。
⒌用于提高功率因数的移相电容器的分类
按绝缘介质的材料分
①矿物油浸渍（YY型）容量小
②氯化联苯浸渍（YL型）容量大，体积小、质量轻、寿命
长、不易燃烧等优点。
二、移相电容器的容量和数量的选择
⒈补偿原理
φ1φ2补偿前后功率因数角
I1I2补偿前后流向负载的电流
Iｃ补偿电容电流
Iａ电流的有功分量
Iｃ＝Iａtanφ1-Iａtanφ2=Iａ（tanφ1-tanφ2）
⒉补偿所需电容器的容量及个数
补偿所需电容器的容量Qｃ＝IｃU＝P（tanφ1－tanφ2）
补偿所需电容器的个数N=
补偿三相所需个数ｎ＝
三、移相电容器的接线和装设
⒈接线采用三角形接线
⒉装设
（1）高压集中补偿
（2）低压分散补偿（3）低压成组补偿
§2-高压成套配电装置
一、成套配电装置
⒈概念
将开关电器、保护电器，测量仪表、母线和操作机构等组成
为一套完整的配套装置，称为成套配电装置
⒉优越性
安装速度提高；保证安装质量；降低造价；便于维修和扩建
⒊分类
高压开关柜应用于3千伏以上的成套配电装置
低压配电屏低于1千伏的成套配电装置
D：
巩固新课
1.移相电容器容量数量的选择。
2成套配电装置概念及分类.。
E：
布置作业
P63 13、14、15
F：
课后回顾
第8次课备课日期2007年2月10日
一、课题：
§6-1常用低压电器
二、教学目的和要求：
掌握常用的低压开关的基本结构及自动空气开关的动作原理
学会识别常用低压电器的文字、图形符号。
三、教学重点和难点：
重点：
常用低压电器的结构及用途
难点：
自动空气开关的动作原理
四、授课方法：
讲述法
五、教具：
无
六、教学过程：
A：
组织教学
B：
复习提问
1、电压互感器、电流互感器在使用时应注意些什么？
2、移相电容器的作用是什么？
3、什么是成套配电装置？
、
C：
教授新课
§6-1低压电器
电力拖动：
电动机带动生产机械运动称电力拖动
电力拖动系统一般包括电源、电动机、电动机的控制和保护电器、电动机与生产机械的传动装置。
低压电器通常是指工作在交流1000v，直流1200v以下电路中的电器设备。
根据在电路中作用的不同分为两大类
第一类保护电器用来保护线路或电气设备不致因过载、短路或其他故障而损坏，如热继电器、熔断器等。
第二类控制电器用来接通或分断低压电路，如刀开关、接触器。
一、低压开关
（一）刀开关（闸刀开关）
1瓷底胶盖闸刀开关
a．结构：
静触头、闸刀、熔丝、上胶木盖、下胶木盖。
b．用途：
用于额定电压为交流380V或直流440V，额定电流为60A以下，作为不频繁接通或切断负载电路，起短路保护。
c．注意事项：
⑴电源进线与静触头相联的端子相接，用电设备应在闸刀下熔丝的出线端，为保证更换熔丝安全。
⑵安装时，使刀开关手柄由下向上合闸，不可倒装或手装，以防止误合闸。
⑶拉、合闸动作迅速，以减轻电弧对触头的烧损。
⑷闸刀的额定电压与线路电压要适应。
2铁壳开关（负荷开关）
a．结构：
熔断器、静触座、可动闸刀、弹簧、转轮、手柄。
b．用途：
断流能力强，用来控制15KW以下的三相电动机
Ie≥Ie（FV）Ie＞3I电机
c．注意事项：
⑴外壳接地，防止意外漏电发生触电事故。
⑵接线时，让电流先经刀开关，再经熔断器，然后入用电设备，以保障检修时安全。
（二）转换开关
a．结构：
旋转控制手柄，某些动、静触头。
b．用途：
用于各种配电设备作不频繁接通和切断回路，也可用来控制小容量电动机的起动，停车和反转以及手动与自动的转换。
（三）自动空气开关（自动开关、自动空气断路器）
a．结构：
b．用途：
一般用作低压线路总开关，当线路发生短路、过载、欠压（失压）自动切断线路。
c．工作原理：
⑴刀开关：
合闸时，手动操作机构克服弹簧的拉力，将触头连杆钩住锁钩带动主触头闭合接通电路；分闸时由于手动操作机构顶开锁钩，主触头在弹簧力作用下分断。
（2）短路保护
正常时电流脱扣器产生的话电磁吸力不足以吸合衔铁，当短路时流过电流脱扣器线圈的电流很大，产生足以吸合衔铁的电磁力，同时连杆顶开锁钩，使触头连杆脱扣，主触头在弹力作用下分断。
（3）过载
过载时热继电器的发热元件发热使双金属片弯曲，通过连杆顶开锁钩，使触头连杆脱扣，主触头在弹力作用下分断。
（4）欠压
正常电压时，失压脱扣器将衔铁吸合，失压或欠压时，失压脱扣器产生的电磁力减小或消失，衔铁被弹簧拉开，同时连杆顶开锁钩，连杆脱扣，触头分断。
D：
巩固新课
1、电力拖动的基本概念。
2、低压开关的分类
3、自动空气开关工作原理
E：
布置作业
P99⒈⒉
F：
课后回顾
第次课备课日期2011年9月12日
一、课题：
§6-1低压电器
二、教学目的和要求：
掌握几种常用的低压熔断器的基本结构，及其工作过程；常用的两种主令电器，交流接触器衔铁的结构及用途，热继电器的工作原理。
三、教学重点和难点：
重点：
热继电器的工作原理
难点：
交流接触器的用途
四、授课方法：
讲述法
五、教具：
无
六、教学过程：
A：
组织教学
B：
复习提问
1、什么是电力拖动？
电力拖动系统包括什么？
2、低压电器的分类如何？
自动空气开关的用途是什么？
C：
教授新课
§6-1低压电器
二、低压熔断器
熔断器的反时限特性
按结构分瓷插式、螺旋式、管式。
按灭弧方式分填料式和无填料式。
（一）瓷插式熔断器
⒈结构：
瓷插、瓷底座、动静触头、熔体
⒉用途：
用于照明和小容量电动机的保护。
（二）无填料封闭管式熔断器
⒈结构：
熔件用锌片冲制成变截面。
⒉工作过程
（三）有填料螺旋式熔断器
（四）有填料管式熔断器
三、主令电器
主令电器主要用来切换控制电路，即用它来控制接触器、继电器等电器的线圈，达到控制电力拖动系统的启动与停止及改变系统的工作状态（如正转与反转等）。
它是一种专门发号施令的电器，故称为主令电器。
1.按钮开关
按钮开关是一种结构简单、应用非常广泛的主令电器。
一般情况下，它不直接控制主电路的通断，而在控制电路中发出手动“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路。
也可用来转换各种信号线路与电气联锁线路等。
按钮的触头允许通过的电流很小，一般不超过5A。
2．位置开关
位置开关（旧称行程开关或限位开关），主要用于生产机械的行程控制和限位保护，它利用生产机械某些运动部件的碰撞使其
触点动作，来实现接通和分断电路，将机械设备的位移信号转变成电信号以控制运动部件的位置。
四、接触器
接触器是最常用的控制电器之一，它是利用电磁铁的磁吸力及释放弹簧反作用力配合动作，使触头闭合和分断的一种控制电器。
适用于距离频繁接通和分断电路，主要用于控制电动机。
也可用来控制其他电力负荷。
接触器按其主触头通断电流的性质可分为交流接触器和直流接触器。
接触器一般由以下几个部分构成：
（1）电磁系统：
包括铁心和吸力（引）线圈；
（2）触头和导电系统：
包括主触头、辅助触头和连接线等；
（3）消弧系统：
包括消弧线圈和消弧罩；
（4）其他部分：
包括底板、弹簧、闭锁装置等。
1．交流接触器
交流接触器的外形和结构如图1－34（a），（b）。
它有三个桥形主触点，这种触点有两个断口。
易于灭弧可以提高它的分断能力。
触点的通、断用电磁铁驱动。
励磁线圈通电时，电磁铁吸合，动铁心向下运动并带动触点接通，同时将弹簧压缩；励磁线圈断电时，动铁心靠弹簧的反作用力弹起，触点分断。
这种触点称为常开触点或动合触点。
在触点上方，一般都设有耐热材料制成的灭弧罩。
2．直流接触器
直流接触器的工作原理和结构基本上与交流接触器相同。
五、继电器
继电器是一种根据输入信号（电量或非电量）的变化，接通或断开小电流电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的电器。
一般情况下不直接控制电流较大的主电路，而是通过接触器或其他电器对主电路进行控制。
同接触器相比，继电器具有触头分断能力小、结构简单、体积小、重量轻、反应灵敏、动作准确、工作可靠等特点。
继电器主要由感测机构、中间机构和执行机构三部分组成。
⒈电磁式继电器
⒉时间继电器
在控制电路中，时间继电器广泛用于控制生产过程中按时间原则制定的工艺过程，如按时间原则切除绕线型电动机的转子电阻，笼型电动机自动星三角启动控制等。
时间继电器的特点是当接到控制信号时，其触点延时动作。
时间继电器的种类很多，根据动作原理可分为：
电磁式、电子式、空气阻尼式、钟表机构式和电动式等。
⒊中间继电器
中间继电器是将一个输入信号变成一个或多个输出信号的继电器。
它的输入信号为线圈的通电或断电，输出是触头的动作
将信号同时传给几个控制电器或回路。
⒋热继电器
热继电器是利用电流的热效应原理来工作的电器，它依靠电流通过发热元件产生的热，使热膨胀系数不同的双金属片受热弯曲，从而推动机构动作。
热继电器主要用于电动机的过载保护、断相与电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。
D：
巩固新课
1、常用的低压熔断器的分类及简单的结构。
2、接触器的用途及组成
3、继电器的分类和用途
E：
布置作业
P99 3、4、5、9、10
F：
课后回顾
第次课备课日期2011年9月12日
一、课题：
§6-2电气控制系统图中基本环节的识读
二、教学目的和要求：
掌握工作过程；明确控制原理。
的概念；会分析
三、教学重点和难点：
重点：
自锁、联锁的概念
难点：
接触器联锁的正反转控制线路的控制原理
四、授课方法：
讲述法
五、教具：
无
六、教学过程：
A：
组织教学
B：
复习提问
1、
2、
3、
C：
教授新课
第次课备课日期2011年9月12日
一、课题：
§6-3三相异步电动机的直接起动控制电路
二、教学目的和要求：
掌握三相鼠笼式异步电动机的有自锁、过载保护的控制线路的工作过程；明确正反转控制原理。
联锁的概念；会分析接触器联锁的正反转控制线路。
三、教学重点和难点：
重点：
自锁、联锁的概念
难点：
接触器联锁的正反转控制线路的控制原理
四、授课方法：
讲述法
五、教具：
无
六、教学过程：
A：
组织教学
B：
复习提问
1、
2、
3、
C：
教授新课
§6-3三相鼠笼式异步电动机的直接启动控制
三、具有过载保护的正转控制线路
上述电路虽具有失压、欠压保护、短路保护等多种功能，但因许多机械因负荷不稳，造成电机长期过载，若无相应保护措施，将导致电动机绝缘外壳老化，寿命下降，严重时会损坏电机。
该线路中将热继电器FR的发热元件串联在主电路中，其常闭触点
串在控制线路中，若电机长时过载，过载电流使FR的双金属片弯曲，并带动常闭触点动作，切断控制电路，从而起保护作用。
四、正反转控制
（一）接触器正反转控制线路
⒈正转控制
KMl常开自锁触头闭合（接通正转控制线路）
按正转启动按钮SB1KMl线圈获电 KMl主触头闭合 电动机M
正转
KMl常闭触头断开实现联锁（切断反转控制电路）
⒉反转控制
KMl自锁触头断开
先按停止按钮SB3KMl线圈断电 KMl主触头断开 电动机M停转
KMl联锁触头恢复闭合
KM2常开自锁触头闭合（接通反转制线路）
再按反转启动按钮SB2KM2线圈获电 KM2主触头闭合 电动机M
反转
KM2常闭触头断开实现联锁（切
断反转控制电路）
（二）接触器联锁的正反转控制
“联锁”也称为“互锁”，是指利用控制电器的常闭触点，使得控制线路相互制约，使一个电路工作.而另一个电路绝对不能
工作的相互制约的作用。
实现联锁作用的触头称为联锁触头。
与联锁触头相联系的这一部分线路又称联锁控制线路或联锁控制环节。
⒈正转控制
KMl常开自锁触头闭合（接通正转控制线路）
按正转启动按钮SB1KMl线圈获电 KMl主触头闭合 电动机M
正转
KMl常闭触头断开实现联锁（切断反转控制电路）
⒉反转控制
KMl自锁触头断开
先按停止按钮SB3KMl线圈断电 KMl主触头断开 电动机M停转
KMl联锁触头恢复闭合
KM2常开自锁触头闭合（接通反转制线路）
再按反转启动按钮SB2KM2线圈获电 KM2主触头闭合 电动机M
反转
KM2常闭触头断开实现联锁（切
断反转控制电路）
交流异步电动机单向运行及正反转运行也可采用磁力起动器来控制。
磁力起动器是一种低压配套自动化电气设备，由接触器、热继电器和按钮等组成。
磁力起动器有不可逆式和可逆式两类。
不可逆式磁力起动器由一个接触器、一个热继电器和控制按钮组成。
其内部接线和图2－5所示电路相同；可控制电动机的单向运行。
可逆式磁力起动器由两个接触器、一个热继电器和控制按钮等组成。
其内部接线和图2－6所示电路相同，用来控制电动机的正反转运行。
磁力起动器有三个进线端和三个出线端，使用时，只需将三个进线端与三相交流电源相连，三个出线端接至电动机，即可直接控制电动机的运行。
这种低压配套电器的优点是
使用方便，不需要再进行内部接线。
磁力起动器有QC8、QC9、QCl0、QC12等多种系列。
使用时，根据被控电动机的容量和使用条件，选用相应系列等级的磁力起动器即可。
D：
巩固新课
1、自锁、联锁的概念。
2、常用电动机控制线路图的分析
E：
布置作业
P100 14、15
F：
课后回顾
第11次课备课日期2011年9月15日
一、课题：
§6-5工作台的限位和自动往返控制电路
二、教学目的和要求：
掌握电动机常用的多地控制、顺序控制、联锁控制、时间控制的控制原则以及相关的动作过程。
三、教学重点和难点：
重点：
多地控制的控制原则
难点：
时间控制的控制原则
四、授课方法：
讲述法
五、教具：
无
六、教学过程：
A：
组织教学
B：
复习提问
1、何谓自锁？
何谓联锁？
C：
教授新课
§6-5工作台的限位和自动往返控制电路
各种生产机械由于工作要求的不同，对电力拖动系统的要求也不同，电动机控制电路也不同。
但有许多控制环节是各种电路都必须具备的，如短路保护、过载保护等，也有些环节是控制电路中经常出现的。
下面我们对几种常用的控制环节来进行分析。
一、多地控制
能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫电动机的多地控制。
有些生产要求不仅能够就地操作，而且能够远距离操
作，或者能在多处对其进行操作，这时就要用多地控制环节。
实现多地控制很简单，只要将若干个安装在不同地点的停止按钮串联、启动按钮并联，按动任何一个停止按钮都可以控制停车，按动任何一个启动按钮都可以启动电动机，这样就达到了多地控制的目的。
图2—9两地控制线路
二、顺序控制
许多生产企业要求其生产机械按一定
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